实验三基于Matlab的控制系统实验研究综合

自动控制原理实验报告实验三、基于Matlab的控制系统实验研究综合年月日一、目的与任务1.了解Matlab软件仿真平台2.掌握利用程序语言及Simulink仿真平台进行控制系统仿真的方法3.掌握基于Matlab绘制控制系统各种曲线的方法二、实验要求1.熟悉Simulink仿真平台2.基于Matlab的仿真程序的编写3.掌握Matlab环境下系统的阶跃响应曲线、根轨迹曲线以及频率特性曲线的绘制三、实验内容（一）阶跃响应1.二阶系统的闭环传递函数为：（1）计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼振荡频率，并作记录根据计算可知闭环根为-1-3i和-1+3i阻尼比ζ=无阻尼振荡频率=（2）键入程序，观察，记录阶跃响应曲线以下两图为该传递函数的阶跃响应，第一图为±2%，第二图为±5%实际值理论值峰值1.351.35峰值时间1.051.047过渡时间±5%2.523±2%3.544经过比较发现该二阶系统的阶跃响应曲线的各项性能参数的实际值大体上与理论值相同，但过渡时间与理论值相差较大。2.修改参数，分别实现ζ=1，ζ=2的响应曲线，并与原系统响应曲线记上图中发现，随着ζ增大后，曲线不再发生振荡，并且随着ζ的增大，上升速度变慢修改参数，分别实现=，=的响应曲线，并与原系统响应曲线记录在同一幅图中由上图可知随着的增大，响应曲线的上升速度变慢（二）根轨迹1.系统开环传递函数为要求：（1）绘制系统的根轨迹（2）确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益（3）确定临界稳定时的根轨迹增益由上图可知系统的分离点为（-0.423,0），对应的根轨迹增益为0.385系统临界稳定时的根轨迹增益为5.93到6.15之间2.系统开环传递函数为要求：绘制系统的根轨迹，确定根轨迹与虚轴交点并确定系统的根轨迹增益范围由上图可知，与虚轴交点为（0,1.62）和（0，2.62），系统稳定的的范围为24.8~36.8（三）博德图1.开环传递函数为：T=0.1ζ=2,1,0.5,0.1,0.01要求：不同阻尼比情况下，绘制系统的博德图并保存在同一副图中2.开环传递函数为要求：（1）作博德图，在曲线上标出：幅频特性——初始段斜率，高频段斜率，开环截止频率，中频段穿越斜率相频特性——低频段渐近相位角，高频段渐进相位角，-180°线的穿越频率（2）由稳定裕度命令计算系统的稳定裕度，并确定系统的稳定性（3）在图上作近似折线特性相比较